以動力電池為例，卷繞作為鋰電池制造最重要的工序之一，其核心難點在于如何在高速卷繞下保證電池的質(zhì)量，特別是安全性和一致性。因此，提升卷繞效率、穩(wěn)定性等依然是卷繞設備的核心痛點。
而在消費電池領域，一些新工藝、新技術的誕生，也給鋰電設備企業(yè)提供了新的發(fā)展機會。
廣東速銳智能科技有限公司（下稱速銳智能）成立于2017年9月，作為一個新進入者，針對性地開發(fā)了應用于數(shù)碼電池和動力電池領域的核心產(chǎn)品，助力電池企業(yè)提升產(chǎn)品性能和降低成本。
破解極片激光清洗難題
數(shù)碼電池經(jīng)過多年的發(fā)展，在制造工藝、產(chǎn)線工序和應用市場等方面都較為成熟，整體發(fā)展較為穩(wěn)定。
不過，5G時代到來，特別是手機終端客戶要求進一步提高電池容量及快充性能，催生數(shù)碼電池制造方面衍生一些新技術。如利用激光清洗機在極片中間進行極耳焊接位置的涂料清除工藝。
在傳統(tǒng)的數(shù)碼電池制造過程中，極片在經(jīng)過輥壓分切之后，直接在涂布留白區(qū)焊接極耳。這種工藝并不利于電池能量密度提升和制造成本降低。
而新的工藝是將極片涂料中間位置按照既定工藝尺寸把涂料層利用激光清除掉露出銅箔，裸露出中間的金屬導電集流體，并使之能達到電池TAB焊接的要求，從而提升能量密度和箔材利用率。
激光清洗機就是這種新工藝下的創(chuàng)新產(chǎn)品，這對清洗設備在清洗效率、精準度、穩(wěn)定性、除塵等方面都提出了極高的要求。
激光清洗機
速銳智能研發(fā)的極耳激光清洗機清洗效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，清洗面積達（0~20）mm*(0~50)mm，清洗正反面錯位±0.4mm，清洗極片寬度范圍35mm-160mm。
同時高速工作狀態(tài)穩(wěn)定，定位精度<0.4mm；采用糾偏加自動位置感應補償雙層保障模式，保障清洗位置準確；激光清洗參數(shù)/能量實時在線監(jiān)控，設備簡單，方便培訓及操作。
“公司的激光器全部采用進口，光束穩(wěn)定可靠，清洗效率高，從而保障極片清洗不受損。”速銳智能研發(fā)負責人龍榮清對高工鋰電表示，由于電池廠為了提高能量密度，今后箔材使用上將會趨于越來越薄，進而對激光器性能的要求也越來越高。而清洗后的箔材透光、箔材涂料殘留將是激光清洗技術面臨的提升項目。
由于清洗過程中會產(chǎn)生大量粉塵，粉塵控制難度大。因此除了要求清洗穩(wěn)定可靠之外，如何實現(xiàn)除塵徹底也是關鍵。
據(jù)速銳工程師介紹，速銳智能的新一代清洗機吸塵風口采用流線型圓弧過渡設計，經(jīng)CFD流體力學計算模擬，用3D技術直接打印成型。相較傳統(tǒng)的吸嘴，風速更高，除塵效果更明顯。
速銳智能認為，在下游市場終端性能要求提升以及電池企業(yè)提升競爭力的推動下，極耳激光清洗機有望在高端數(shù)碼電池制造領域發(fā)揮積極作用。
據(jù)了解，目前速銳智能的激光清洗機已經(jīng)發(fā)展至第四代，在惠州鋰威、維科技術、杭州萬向等頭部數(shù)碼電池企業(yè)批量應用。
曾幾何時，國內(nèi)高端卷繞機市場主要被日本CKD、KAIDO及韓國KOEM占據(jù)，國產(chǎn)卷繞設備一度被進口壓得難抬頭。
然而，在下游動力電池行業(yè)快速發(fā)展的帶動下，本土卷繞機企業(yè)經(jīng)過激烈競爭的洗禮，不斷優(yōu)勝劣汰，技術追趕乃至趕超國際一流水平，在高端領域的市場份額逐步擴大。
目前，國內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生了一批國產(chǎn)卷繞設備的優(yōu)秀代表，但在卷繞設備的技術提升上，中國設備企業(yè)仍在持續(xù)探索。
速銳智能總經(jīng)理范自雄對高工鋰電表示，公司的卷繞機已經(jīng)更新至第三代，目前正在積極開拓主流市場客戶。
全自動卷繞機
據(jù)了解，速銳智能的卷繞機在卷繞線速度、張力波動、卷繞對齊度等性能方面進行了升級。
具體來看，其卷繞線速度可達3M/S，卷繞頭采用直驅結構和DD馬達，放卷采用額定轉速5000r/min的大功率伺服馬達，設計采用最優(yōu)慣量比（1:3）。
在張力控制方面，采用高響應性能的音圈馬達和張力控制器，實現(xiàn)閉環(huán)控制，減少張力波動幅度和提升張力準確性。在客戶現(xiàn)場實測張力波動值達±3%，當前主流電池企業(yè)的要求在±5%以內(nèi)，而行業(yè)平均水準則在±5%-7%左右。
速銳智能表示，公司的卷繞機張力波動值更低主要是得益于在設備單元硬件以及軟件算法方面的優(yōu)化，使得卷繞性能更穩(wěn)定。
與此同時，卷繞之后的電芯的預壓回彈空間更小，表明卷繞應力更小更均勻，更有助于提升電芯的安全性。
極片入料糾偏采用雙閉環(huán)控制，采用高性能CCD系統(tǒng)，保證對齊度檢測的準確性和可靠性，電芯對齊度< ±0.3mm。
此外，該卷繞機還采用高端運動控制系統(tǒng)，高效節(jié)能的同時還解決了極耳翻折、極片切斷掉粉等一些工藝痛點。
值得注意的是，速銳智能研發(fā)的全自動三針圓柱形卷繞機也頗具看點。
三工位卷繞工藝，工位轉換采用伺服驅動分割器，運動方式采用凸輪傳動結構，定位更精準，速度更高效。且隔膜極片張力可調(diào)，上下隔膜及正負極卷繞過程中同步整體糾偏，極片切斷后采用有效除塵裝置，有效保證了卷繞精度和產(chǎn)品品質(zhì)，操作簡單。模組化的設計也使其在維修上特別是更換卷針更方便快捷。
從運行數(shù)據(jù)來看，速銳智能的這款全自動三針圓柱形卷繞機18650電芯生產(chǎn)速度可達25-33PCS/Min，26650電芯生產(chǎn)速度可達16-19PCS/Min；稼動率≥95％，良品率≥99％。
事實上，在以卷繞機等拳頭產(chǎn)品為核心的基礎上，速銳智能還具備了21700圓柱電芯自動生產(chǎn)線整線設備的交付能力。同樣采用模組化的設計，各功能模組獨立運行，可最大程度確保整線的產(chǎn)出。為保障整線運行穩(wěn)定，該產(chǎn)線的核心元器件主要采用進口，生產(chǎn)效率可達80pcs/Min。
“當前國產(chǎn)卷繞機性能還有進一步提升的空間”，盡管在一些優(yōu)秀設備企業(yè)自主創(chuàng)新的不斷努力下，國產(chǎn)鋰電設備的自動化和智能化技術正在快速迭代，范自雄仍認為公司當前的工作重心還是要加強研發(fā)，不斷提升產(chǎn)品性能。
總體來看，國產(chǎn)鋰電設備的技術迭代一方面帶給鋰電池企業(yè)更多信心，另一方面隨著電池技術不斷創(chuàng)新也被提出更高的要求，這也意味著國產(chǎn)設備“新勢力”的進擊之路仍任重而道遠。